山西老陈醋凭借其独特的色、香及五大风味特征位居于四大名醋之首,深受广大消费者的欢迎[1-2],山西老陈醋的香气成分对其品质有重要的影响,是评价山西老陈醋质量的重要指标之一[3-4]。迄今为止,围绕山西老陈醋的挥发性香气物质展开了许多科学研究,郑宇等[1]应用顶空固相微萃取(headspace solid phase microextraction,HS-SPME)-气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)法从山西老陈醋中共鉴定出95种挥发性成分,结合相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)分析,发现乙酸、苯甲醛、糠醛、2,3-丁二酮和四甲基吡嗪为5种主要的特征风味物质;孙晓琪等[2]对山西老陈醋陈酿过程中挥发性香气物质的相对含量进行测定,发现酯类挥发性香气物质相对含量随陈酿进行呈先下降后上升的趋势。尽管有关食醋挥发性成分的研究较多[3-7],但得到的研究结果与实际食用老陈醋时感知到的香气可能并不一致,这是因为口腔味蕾受体和唾液的复杂性对香气的感知有很大的影响。由于香气感知是驱动食物消费的最重要方面之一,并且可以在口腔咀嚼和吞咽食物的过程中进行调节,因此近年来唾液等口腔参数对香气化合物的影响受到了极大的关注[8]。PAGÈS-HÉLARY S等[9]首次证实了唾液粘蛋白和α-淀粉酶具有降低芳香化合物释放的能力,特别是对酮类和酯类;MUÑOZ-GONZÁLEZ C等[10]利用静态顶空条件研究人工唾液和人唾液对葡萄酒香气释放的影响,结果表明,红酒比白葡萄酒和合成葡萄酒更易受到唾液的影响,尤其是人的唾液使大多数被测的香气化合物的浓度减少。
唾液是一种复杂的消化液,含有大量的无机盐(钠、钙、钾、氯化物、磷酸盐和碳酸氢盐)、有机成分(淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶)[11-14]和蛋白质(粘蛋白、富含脯氨酸的蛋白质、富含组氨酸的蛋白质)[15-16]等成分,可以通过不同的物理化学作用,影响香气化合物的释放,比如唾液的稀释作用、唾液的缓冲能力、唾液碱性引起食物基质pH的变化和唾液蛋白导致的食物香气化合物的降解或香气前体的释放[17-21]。
全二维气相色谱-飞行时间-质谱(two-dimensional gas chromatography-time-of-flight-mass spectrometry,GC×GCTOF-MS)技术是在传统气相色谱基础上发展起来的一种新型香气检测技术,具有灵敏度高、分辨率高、峰容量大、定性更准确和信息量大等优点[22],但尚鲜有研究采用GC×GC-TOF-MS技术检测山西老陈醋香气成分。OAV是香气化合物浓度与阈值的比值,能确切地评价单一香气成分对整体香气的贡献作用[23]。将同类香气属性的挥发性物质的OAV相加绘制香气轮,可以将化学定量信息转化为感官描述信息[24]。
为了深入了解唾液成分对山西老陈醋香气释放的影响,本研究通过人工唾液(只含粘蛋白)和人类全唾液对山西老陈醋进行作用,采用GC×GC-TOF-MS检测实验样品的挥发性香气分成,采用多元统计分析,结合OAV特性及感官属性探讨唾液对山西老陈醋关键香气物质释放的影响,为老陈醋的品质提升和感官体验提供理论依据。
3种山西老陈醋样品(醋厂直接采样,酸度>6°T)分别来自太原3个醋厂,陈酿期为1年,为利于对比分析,实验前将所有样品酸度统一稀释为6°T,3个品牌样品分别编号为DV、SV、ZV。
牛颌下腺粘蛋白(纯度>99%)、2-辛醇(色谱纯):上海阿拉丁生化科技股份有限公司;NaCl、KCl、NaHCO3、CaCl2·H2O(均为分析纯):中国医药集团化学试剂有限公司。
0620全二维气相色谱-飞行时间-质谱(GC×GC-TOF-MS)仪、顶空固相微萃取多功能自动进样系统:广州禾信仪器股份有限公司。
1.3.1 人唾液的收集
小组成员(两男两女)均为实验室内同学,嗅觉和味觉功能正常。取样前,每个小组成员都彻底清洁牙齿,以避免任何污染。从4名小组成员中分别收集一定量的唾液,将收集的人唾液混合(10mL),唾液样本储存在-20℃,备用。
1.3.2 人工唾液的配制[25]
在250 mL超纯水中,加入1.302 g NaHCO3、0.343 g K2HPO4·3H2O、0.220 g NaCl、0.112 g KCl、0.441 g CaCl2·H2O和0.540 g牛颌下腺粘蛋白溶解后使用,实验前现用现配。
1.3.3 挥发性香气化合物的检测[4]
样品前处理及HS-SPME条件:取适量醋样于50 mL离心管中,用超纯水稀释20倍。口腔中,流质食物与唾液的平均比例大约为5∶1[26],因此在20 mL的顶空瓶中加入5 mL稀释后的醋样和1 mL人工唾液或人唾液,对照组加入1 mL超纯水,于37 ℃下孵育12 min[27]。孵育后的样品中加入20 μL 2-辛醇(2 mg/L)和1.5 g NaCl,加盖密封,在50 ℃恒温振荡器中稳定5 min后,使用DVB/CAR/PDMS萃取头吸附40 min,将富集挥发性化合物的萃取头在进样口230 ℃解吸5 min,进行检测。
GC×GC条件:一维色谱柱初始温度为35 ℃,保持5 min,再以5 ℃/min的速度升至230 ℃,保持10 min。二维色谱柱的升温程序高于一维色谱柱5 ℃,调制器温度始终高于二维色谱柱柱温15 ℃,调制周期为4.0 s,进样口温度为230 ℃;载气为高纯氦气(He),恒定流量为1.0 m L/min,不分流。
TOF-MS条件:进样口温度为230 ℃,电子电离(electron impact,EI)源,电子能量为70 e V,检测器电压为1 480 V,质谱扫描范围为35~550 m/z,扫描频率为101 amu/s,离子源温度为230 ℃,接口温度为240 ℃。
定性分析:采用全二维数据处理工作站软件Canvas载入数据,自动对信噪比>30的峰进行识别,选择正反相似度均>750的化合物。定量分析:采用内标法进行定量。
1.3.4 山西老陈醋气味雷达图的绘制
查阅文献得到挥发性成分的气味阈值,分别计算添加水、人工唾液和人唾液的各挥发性成分的OAV[28];结合各香气成分的气味特征及OAV,将同一类香气的挥发性成分OAV相加并绘制气味雷达图[29]。OAV计算公式如下:
式中:c为挥发性香气成分的质量浓度,mg/L;A为挥发性香气成分的气味阈值,mg/L。
1.3.5 数据处理
采用SPSS 20.0对各挥发性香气化合物的浓度差异进行方差分析,判断唾液类型是否对香气化合物的释放有显著影响。采用多元统计对香气释放数据与样品之间的关系进行分析。
2.1.1 山西老陈醋中挥发性香气化合物的检测
采用HS-SPME结合GC×GC-TOF-MS法对添加水和两种类型唾液(人工唾液或人唾液)的山西老陈醋样品的挥发性香气化合物进行检测,结果见表1。由表1可知,从3种山西老陈醋样品中共鉴定出105种挥发性香气化合物,包括饱和烃类2种、醇类17种、醛类15种、酮类17种、酸类11种、酯类18种、吡嗪类4种、呋喃类5种、酚类4种、吡啶类3种、酰胺类2种及其他类7种。其中DV样品中83种,SV样品中83种、ZV样品中84种。
表1 3种山西老陈醋中挥发性香气化合物检测结果
Table 1 Detection results of volatile aroma compounds in 3 kinds of Shanxi aged vinegar
序号12 34567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34含量/(mg·L-1)化合物 化学式水DV人工唾液 水人唾液 人唾液SV人工唾液 水ZV人工唾液 人唾液烷烃类6-乙基-2-甲基-癸烷2,5,9-三甲基-癸烷醇类乙醇乙二醇2-肼乙醇异丁醇2,3-丁二醇异戊醇糠醇2,3-环氧己醇苯甲醇2-庚醇苯乙醇2-乙基己醇2-乙基-4-甲基戊醇5-(二甲基氨基)-1,3-苯二醇壬醇月桂烯醇正癸醇醛类2-甲基丙醛糠醛3-呋喃甲醛2-吡咯甲醛戊醛3-甲基丁醛3-吡啶甲醛仲醛苯甲醛庚醛3-羟基-2-甲基苯甲醛壬醛癸醛香茅基氧基乙醛正十三醛C13H28 C13H28 0.25±0.01a 0.43±0.08a 0.24±0.01a 0.44±0.07a 0.24±0.02a 0.46±0.05a 0.29±0.02a 0.45±0.06a 0.29±0.02a 0.43±0.04a 0.29±0.04a 0.43±0.06a 0.23±0.04a 0.51±0.03a 0.25±0.06b 0.49±0.08a 0.21±0.02a 0.51±0.08a C2H6O C2H6O2 C2H8N2O C4H10O C4H10O2 C5H12O C5H6O2 C6H12O2 C7H8O C7H16O C8H10O C8H18O C8H18O C8H11NO2 C9H20O C10H18O C10H22O 9.31±0.23c 0.27±0.02c-0.24±0.02c 8.09±0.48b 0.64±0.17c-0.07±0.01a 8.05±0.37c-17.82±0.91b 0.96±0.08c-0.88±0.01a 2.20±0.20c 8.22±0.31b 0.19±0.03b-0.20±0.01b 8.66±0.28c 0.52±0.12b-0.07±0.01a 7.36±0.29b-17.01±1.01a 0.66±0.05b-0.95±0.05b 1.56±0.21b 7.70±0.28a 0.16±0.04a-0.13±0.02a 6.53±0.16a 0.47±0.11a-0.08±0.01a 6.02±0.31a-23.41±1.31c 0.35±0.03a-0.95±0.05b 1.11±0.08a——--1.65±0.23c-0.13±0.01c 0.28±0.02c 5.45±0.34b 0.28±0.04c-0.06±0.01a 7.88±0.41c 0.08±0.01a 19.69±0.85b 0.87±0.07c 1.08±0.13c 2.02±0.32a 2.14±0.11c 0.88±0.02a 0.13±0.01a 0.91±0.08b-0.03±0.01b 0.21±0.03b 6.54±0.27c 0.26±0.02b-0.05±0.01a 7.01±0.32b 0.09±0.01a 18.07±0.96a 0.56±0.02b 0.78±0.04b 2.42±0.32c 1.97±0.16b 0.87±0.03b 0.13±0.02a 0.80±0.02a--a 0.13±0.03a 3.24±0.19a 0.23±0.02a-0.06±0.01a 5.79±0.51a 0.09±0.01a 26.08±0.87c 0.15±0.02a 0.55±0.03a 2.40±0.25b 1.18±0.18a 0.88±0.04a 0.14±0.02a 3.13±0.19c 0.28±0.03c-0.64±0.02c 3.74±0.16b 3.64±0.15c 21.98±1.01b-6.12±0.58c 0.06±0.01a 23.05±1.09b 0.84±0.08c-1.96±0.23a 2.32±0.12c-0.15±0.02a 2.61±0.28b 0.18±0.02b-0.52±0.01b 5.05±0.21c 3.20±0.15b 21.07±0.98b-5.49±0.51b 0.08±0.01b 22.50±0.76a 0.66±0.01b-2.57±0.21b 1.74±0.11b-0.16±0.02a 2.14±0.18a 0.11±0.03a-0.49±0.03a 3.47±0.21a 3.09±0.11a 20.78±0.78a-4.62±0.45a 0.07±0.01a 30.42±0.71c 0.12±0.03a-2.57±0.30b 1.25±0.20a-0.17±0.04a C4H8O C5H4O2 C5H4O2 C5H5NO C5H10O C5H10O C6H5NO C6H12O3 C7H6O C7H14O C8H8O2 C9H18O C10H20O C12H22O2 C13H26O 8.98±0.45c 34.38±0.91c 0.52±0.03c 0.99±0.01c 8.47±0.50b 27.60±0.89b 0.41±0.03b 0.87±0.08b 8.15±0.34a 25.44±0.90a 0.31±0.07a 0.77±0.01a——--9.65±0.70c 34.89±1.01c-0.97±0.04c 3.89±0.15c 4.29±0.75c 9.24±0.56b 28.60±0.78b-0.83±0.01b 3.56±0.15b 4.01±0.56b 9.01±0.23a 24.90±0.80a-0.76±0.02a 3.42±0.12a 3.57±0.44a 0.22±0.01a 0.23±0.01c 6.21±0.67c 1.02±0.12c 0.79±0.11c 4.59±0.37c 0.33±0.01c 11.74±0.90c 0.16±0.02c 0.20±0.02a 0.13±0.01b 4.30±0.70a 0.94±0.13b 0.62±0.03b 4.19±0.56b 0.30±0.01b 11.03±1.01b 0.11±0.02b 0.21±0.03a 0.08±0.02a 5.80±0.76b 0.82±0.10a 0.55±0.03a 2.52±0.41a 0.25±0.01a 10.17±1.02a-a 9.82±0.81c 35.17±1.12c 0.63±0.03c 1.32±0.05c 4.13±0.11c-0.33±0.02a-8.82±0.54c-0.81±0.05c-0.99±0.02c 8.90±0.83b 28.11±0.99b 0.54±0.05b 1.13±0.02b 4.01±0.09b-0.34±0.02a-6.51±0.55a-0.65±0.04b-0.88±0.03b 8.57±0.80a 28.02±0.87a 0.44±0.05a 1.02±0.02a 3.93±0.13a-0.34±0.02a-7.11±0.77b-0.51±0.07a-0.78±0.02a——--7.41±0.70c 5.88±0.55a 6.85±0.44b——————4.29±0.18c 0.92±0.03c-0.17±0.02c 3.52±0.21b 0.88±0.02b-0.10±0.01b 1.96±0.43a 0.82±0.03a--a
续表
序号3 5 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74含量/(mg·L-1)化合物 化学式水DV人工唾液 水人唾液 人唾液SV人工唾液 水ZV人工唾液 人唾液酮类丙酮丁二酮3-羟基2-丁酮3,3-二甲基环丁酮2,3-已二酮3-甲基-2-己酮2,2-二甲基-3-戊酮4-甲基-2-己酮6-甲氧基-2-己酮2-乙基环己酮2-辛酮5-羟基-4-辛酮苯丙酮二氢-3-(3-甲基丁基)呋喃-2(3H)-酮壬酮2,4-二甲基-3-庚酮二氢-5-甲基-5-戊基呋喃-2(3H)-酮酸类丙酸丁酸异丁酸4-羟基-2-亚甲基丁酸戊酸4-甲基戊酸己酸3-吡啶乙酸庚酸辛酸丙戊酸酯类γ-丁内酯乙酸乙烯酯乙酸乙酯丙酸甲酯乙酸烯丙酯乙酸丙酯乳酸乙酯1,1-乙二醇二乙酸酯丙二醇二乙酸酯乙酸异戊酯3-甲基丁酸乙酯碳酸二异丙酯C3H6O ——--C4H6O2 C4H8O2 0.19a 1.99±0.11a 10.11±0.56a 0.19a 1.98±0.10a 10.13±0.80a 0.20a 2.01±0.18a 10.10±0.62a C6H10O C6H10O2 C7H14O C7H14O C7H14O C7H14O2 C8H14O C8H16O C8H16O2 C9H10O C9H16O2 C9H18O C9H18O C10H18O2 1.98±0.31a 8.98±0.67a-0.19±0.02a 4.41±0.14a 5.83±0.43b 0.26±0.02a 0.17±0.02c 0.19±0.01a-0.13±0.01a 3.42±0.22a-0.25±0.01a 1.17±0.02c-1.97±0.23a 8.99±0.56a-0.18±0.04a 4.40±0.25a 5.79±0.47a 0.24±0.03a 0.13±0.01b 0.18±0.02a-0.12±0.01a 3.43±0.13b-0.23±0.02a 1.15±0.01b-1.97±0.34a 8.97±0.61a-0.18±0.02a 4.40±0.32a 5.78±0.48a 0.23±0.02a 0.09±0.01a 0.19±0.01a-0.14±0.01a 3.42±0.11a-0.23±0.06a 0.07±0.02a-2.01±0.31a 8.02±0.71a 0.15±0.01a 0.13±0.01a-5.76±0.61a-0.28±0.02c 0.19±0.02a 1.71±0.22a-3.51±0.10a-0.36±0.02a 0.99±0.02b 2.42±0.06b 2.03±0.15a 8.01±0.73a 0.14±0.02a 0.13±0.01a-5.75±0.55a-0.21±0.02b 0.20±0.03a 1.73±0.11a-3.52±0.20a-0.38±0.02a 0.95±0.01a 2.31±0.03a 2.05±0.20a 8.02±0.65a 0.13±0.02a 0.14±0.02a-5.75±0.45a-0.11±0.03a 0.19±0.02a 1.75±0.09a-3.51±0.29a-0.39±0.06a 0.96±0.01a 2.31±0.02a——--3.23±0.23b 8.80±0.33a 0.19±0.02a 0.31±0.02c 0.19±0.01a 1.87±0.10a 0.55±0.05a 3.22±0.14b 7.59±0.46c-1.15±0.09a 2.24±0.06b 3.22±0.27a 8.79±0.43a 0.19±0.02a 0.22±0.03b 0.17±0.01a 1.84±0.07a 0.53±0.07a 3.16±0.10a 7.27±0.51b-1.15±0.05a 2.13±0.03a 3.21±0.35a 8.79±0.51a 0.17±0.02a 0.17±0.02a 0.18±0.02a 1.86±0.07a 0.51±0.05a 3.16±0.23a 7.23±0.53a-1.16±0.05b 2.13±0.05a C3H6O2 C4H8O2 C4H8O2 C5H8O3 C5H10O2 C6H12O2 C6H12O2 C7H7NO2 C7H14O2 C8H16O2 C8H16O2 7.83±0.45c 3.61±0.22c 1.82±0.12b 0.24±0.02b 6.32±0.26c 1.50±0.07c 11.27±0.41c 0.89±0.03c 2.75±0.08c 7.43±0.10b-5.84±0.38a 2.22±0.12a 1.41±0.11a 0.16±0.02a 5.03±0.31a 1.13±0.03a 8.98±0.35a 0.73±0.02b 2.06±0.08a 7.01±0.11a-5.90±0.30b 2.86±0.13b 2.26±0.20c 0.27±0.03c 5.74±0.45b 1.27±0.03b 10.02±0.08b 0.56±0.04a 2.52±0.08b 8.41±0.07c-8.18±033c 4.99±0.15c 1.12±0.03b 0.33±0.02b 6.77±0.33c 2.55±0.09c 5.96±0.43a 3.85±0.32a 0.94±0.04a 0.26±0.02a 5.47±0.20a 1.91±0.08a 6.21±0.22b 4.11±0.36b 1.75±0.02c 0.39±0.04c 6.10±0.42b 2.38±0.05b——--1.70±0.11c 7.68±0.16b 0.79±0.07c 1.18±0.10a 7.01±0.27a 0.51±0.06a 1.28±0.10b 9.01±0.19c 0.71±0.06b 8.62±0.35c 3.78±0.34c 1.79±0.03b-9.16±0.51c 2.96±0.06c 9.82±0.31c 0.59±0.03c 3.79±0.12c 11.03±0.20b-6.19±0.36a 2.21±0.11a 1.55±0.08a-7.79±0.52a 2.30±0.05a 8.41±0.25a 0.51±0.04b 3.47±0.09a 10.81±0.18a-6.20±0.31b 2.45±0.09b 2.25±0.11c-8.03±0.32b 2.68±0.07b 8.76±0.27b 0.38±0.04a 3.67±0.08b 12.01±0.20c-C4H6O2 C4H6O2 C4H8O2 C4H8O2 C5H8O2 C5H10O2 C5H10O3 C6H10O4 C7H12O4 C7H14O2 C7H14O2 C7H14O3 5.29±0.15c 2.81±0.08c 2.33±0.06c 1.02±0.08c-1.78±0.04c 10.52±0.08c 1.02±0.05c 5.20±0.14b 2.67±0.07b 2.16±0.07b 0.89±0.07b-1.64±0.05b 9.38±0.07b 0.89±0.05b 5.07±0.08a 2.17±0.09a 1.89±0.09a 0.69±0.06a-1.30±0.07a 8.64±0.15a 0.65±0.04a——--5.43±0.10c 0.18±0.02a 4.75±0.09b 0.19±0.02a 4.16±0.10a 0.19±0.01a 6.61±0.11c 2.44±0.06c 2.28±0.05c 2.74±0.12c 1.77±0.03c 2.53±0.07c 10.35±0.11c 0.92±0.08c 6.08±0.08c 2.70±0.11b 3.68±0.05c 0.22±0.03a 6.11±0.09b 2.31±0.07b 2.15±0.04b 2.05±0.09b 1.65±0.03b 2.33±0.05b 9.95±0.10b 0.71±0.07b 5.84±0.05b 3.05±0.05c 3.48±0.04b 0.21±0.02a 6.12±0.10a 2.07±0.08a 1.98±0.04a 1.70±0.07a 0.88±0.04a 1.73±0.08a 8.96±0.08a 0.65±0.09a 4.39±0.11a 2.66±0.08a 3.26±0.03a 0.20±0.02a 5.96±0.08c 4.10±0.06c 2.68±0.03c 3.12±0.10c-5.68±0.13c 9.11±0.07c 1.67±0.12c 0.56±0.01c-7.27±0.04c 0.29±0.02a 5.66±0.10b 3.93±0.07b 2.45±0.05b 2.85±0.09b-5.48±0.09b 7.98±0.14b 1.31±0.08b 0.54±0.01b-7.07±0.06b 0.29±0.01a 5.65±0.08a 3.68±0.05a 2.29±0.05a 2.37±0.13a-4.39±0.11a 7.02±0.08a 1.18±0.07a 0.44±0.02a-6.76±0.06a 0.32±0.01a
续表
注:“-”表示未检出;同行标有不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。
含量/(mg·L-1)序号化合物 化学式水DV人工唾液 水人唾液 人唾液SV人工唾液 水ZV人工唾液 人唾液75 76 77 78 79 80 C8H14O2 C8H14O4 C9H16O2 C10H12O2 C14H28O2 C18H34O4-γ-辛内酯2,3-丁二醇双乙酸酯γ-壬内酯乙酸苯乙酯月桂酸乙酯十四烷二酸二甲酯吡嗪类2,3-二甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,3,5,6-四甲基吡嗪呋喃类2-乙酰基呋喃苯并呋喃2-正丁基呋喃2,2-二糠基醚2-己基呋喃酚类苯酚5-氨基-2-甲氧基苯酚2-甲氧基-4-甲基苯酚4-乙基间苯二酚吡啶类3-丙基吡啶3-丁基吡啶2-乙基-6-甲基-3-羟基吡啶酰胺类乳酰胺糠酰胺其他类二氯甲烷三氯甲烷7-羟基-5-甲基-1,3,4-三氮吲哚利嗪二正丙胺丁酸酐2-丁基-4-甲基-1,3-二氧戊环拌种胺——3.58±0.13a 2.32±0.09c 1.38±0.08c-0.43±0.02c 4.94±0.15c 1.74±0.11b 1.06±0.05b-0.35±0.03b-4.53±0.13b 1.37±0.08a 0.80±0.13a-0.21±0.04a 2.47±0.20a 11.69±0.25c 1.55±0.01c 1.18±0.02c 0.38±0.03c 4.07±0.33c 8.67±0.31b 1.51±0.02b 1.09±0.02b 0.31±0.03b 2.87±0.28b 5.82±0.10a 1.41±0.03a 0.98±0.02a 0.21±0.02a 1.23±0.03c 3.09±0.19a 5.30±0.09c 2.41±0.05c-0.36±0.04c 1.10±0.02b 4.45±0.18c 4.70±0.07b 2.29±0.03b-0.26±0.06b 1.04±0.03a 3.76±0.16b 2.00±0.12a 1.89±0.10a-0.19±0.02a 81 82 83 84 C6H8N2 C6H8N2 C7H10N2 C8H12N2 8.21±0.04a 3.11±0.04a 6.41±0.08a 47.34±0.11a 8.20±0.05a 3.08±0.06a 6.41±0.07a 47.32±0.09a 8.21±0.07a 3.10±0.06a 6.42±0.11a 47.34±0.08a 7.90±0.07b 3.21±0.03a 4.61±0.12a 45.81±0.07b 7.88±0.05a 3.23±0.03a 4.61±0.08a 45.35±0.11a 7.91±0.03b 3.23±0.04a 4.61±0.08a 45.35±0.09a 7.95±0.02b 3.09±0.04a 5.29±0.07a 53.01±0.07a 7.95±0.04b 3.11±0.03a 5.29±0.05a 53.00±0.02a 7.90±0.06a 3.12±0.03a 5.28±0.06a 53.01±0.08a 85 86 87 88 89 C6H6O2 C8H6O 0.82±0.07c 0.41±0.02c 0.75±0.04b 0.35±0.02b 0.71±0.03a 0.31±0.02a C8H12O C10H10O3 C10H16O 0.91±0.05c 0.39±0.02c 1.09±0.01c 1.52±0.07c 0.21±0.01c 0.79±0.06b 0.32±0.01b 1.07±0.01b 1.45±0.05a 0.17±0.02b 0.65±0.08a 0.26±0.02a 0.24±0.02a 1.43±0.06b 0.11±0.02a——--0.27±0.02c 0.19±0.03b 0.13±0.02a 0.96±0.06c 0.37±0.02c-2.73±0.10c 0.23±0.02c 0.89±0.05b 0.30±0.02b-2.43±0.09a 0.17±0.03b 0.75±0.04a 0.26±0.02a-2.44±0.07b 0.11±0.01a 90 91 92 93 C6H6O C7H9NO2 C8H10O2 C8H10O2 2.85±0.03a 9.67±0.07a-1.25±0.05a 2.85±0.03a 9.64±0.11a-1.23±0.04a 2.86±0.05a 9.65±0.08a-1.23±0.03a 2.63±0.08a 8.46±0.06a 1.06±0.02a 1.22±0.04a 2.62±0.07a 8.45±0.05a 1.05±0.03a 1.22±0.03a 2.63±0.04a 8.45±0.06a 1.01±0.02a 1.20±0.02a 2.58±0.04a 2.46±0.05a 0.99±0.03a 1.19±0.06a 2.57±0.03a 2.45±0.06a 1.01±0.05a 1.20±0.03a 2.59±0.07a 2.44±0.07a 1.02±0.07a 1.21±0.07a 94 95 96 C5H5NO C8H11N C8H11NO 3.13±0.07c-6.94±0.14c 2.94±0.05b-5.57±0.12b 1.56±0.09a-4.27±0.13a 5.58±0.03c 5.44±0.05c 5.14±0.05b 5.33±0.03b 2.88±0.08a 4.85±0.03a 9.71±0.09c-20.24±0.11c 9.00±0.08b-19.79±0.08b 8.79±0.07a-17.48±0.10a 97 98 C9H13N C3H7NO2————-0.44±0.01c 0.42±0.01b 0.11±0.02a 1.19±0.03c 1.07±0.03b 0.15±0.05a 1.58±0.06b 0.92±0.03c 1.58±0.03b 0.82±0.02b 1.49±0.05a 0.08±0.03a 99 100 101 102 103 104 105 CH2Cl2 CHCl3 C6H6N4O C6H15N C8H14O3 C8H16O2 C14H21NO3 0.19±0.02a-2.55±0.18a 4.02±0.03a 1.52±0.02b 1.59±0.03c 13.45±0.05a 0.18±0.02a-3.12±0.08c 4.03±0.04a 1.49±0.02a 1.51±0.02b 13.45±0.16a 0.18±0.01a-2.87±0.07b 4.03±0.03a 1.49±0.02a 1.52±0.02b 12.44±0.11a 0.21±0.03a 0.13±0.02a 0.22±0.05a 0.12±0.02a 0.22±0.04a 0.12±0.02a————-1.54±0.03b-8.02±0.05b 1.50±0.01a-8.02±0.08b 1.50±0.01a-7.02±0.22a 0.11±0.01a 4.92±0.16a 1.29±0.01a 2.64±0.04b 1.31±0.04c-0.12±0.01a 6.14±0.15c 1.31±0.01b 2.59±0.02a 1.27±0.02b-0.12±0.01a 5.37±0.13b 1.20±0.01a 2.59±0.02a 1.25±0.02a-
2.1.2 唾液对山西老陈醋六大主要挥发性化合物的影响
添加唾液后山西老陈醋中挥发性香气化合物数量和含量的变化见图1。由图1a可知,添加人工唾液后,3种山西老陈醋样品中挥发性香气化合物的种类和数量没有明显变化,添加人唾液后,DV和ZV样品的醛类物质减少了1种,SV样品中的醇类物质减少了1种。由图1b可知,唾液的添加对山西老陈醋挥发性香气化合物的含量有明显的影响,65种挥发性香气化合物的含量均显著降低(P<0.05),3种山西老陈醋样品DV、ZV、SV在添加人工唾液后,醇类物质总含量分别下降6.4%、6.3%和3.0%;醛类物质总含量分别下降15.6%、17.6%和14.8%;酸类物质总含量分别下降20.8%、20.5%和16.1%;酮类物质总含量均无显著变化(P>0.05);酯类物质总含量分别下降5.8%、6.8%和4.5%;吡嗪类物质总含量只有SV样品下降0.8%,可能是因为SV样品中吡嗪物质总含量较低,人工唾液对其影响相对更明显。添加人唾液后,3种山西老陈醋样品DV、ZV、SV中醇类物质总含量分别下降3.3%、下降2.1%和增加2.1%,3种样品变化趋势不同的原因可能是ZV样品中醇类物质总含量更高,人唾液对其影响有限;醛类物质总含量分别下降21.5%、18.2%和22.8%;酸类物质总含量分别下降8.8%、6.4%和9.9%;酮类物质总含量只有DV样品下降4.8%,可能是因为DV样品中酮类物质种类少,且2,4-二甲基-3-庚酮在添加人唾液后浓度显著降低(P<0.05),导致酮类物质总含量下降;酯类物质总量分别下降16.6%、22.9%和19.3%;吡嗪类物质总含量均无显著变化(P>0.05)。
图1 添加唾液后山西老陈醋中各类别挥发性香气化合物数量(a)和含量(b)的变化
Fig.1 Changes in the number(a)and contents(b)of various categories volatile aroma compounds in Shanxi aged vinegar after adding saliva
2.1.3 基于挥发性香气化合物含量不同山西老陈醋样品的聚类分析
为直观观察添加唾液对山西老陈醋挥发性香气化合物的影响,根据105种挥发性香气化合物的含量对不同老陈醋样品进行聚类分析,并绘制热图,结果见图2。由图2可知,3种不同品牌的山西老陈醋之间相关性较大,可以归为一大类,每种品牌在添加唾液前后仍是一类。
图2 基于挥发性香气化合物含量不同山西老陈醋样品的聚类分析热图
Fig.2 Heat map of cluster analysis of different Shanxi aged vinegar samples based on volatile flavor compounds contents
结合表1可知,17种醇类化合物中,12种醇类物质(乙醇、乙二醇、2-肼乙醇、异丁醇、2,3-丁二醇、异戊醇、糠醇、苯甲醇、2-乙基己醇、2-乙基-4-甲基戊醇、壬醇、月桂烯醇)的含量在唾液作用后的山西老陈醋样品中均显著降低(P<0.05),这可能是因为醇类化合物与唾液粘蛋白强结合作用导致的[30],这与FRIEL E N等[30]对类似化合物癸醇添加粘蛋白后其顶空含量下降的研究结论一致。在添加人唾液的山西老陈醋样品中11种醇类物质的含量更低,可能是因为人唾液中的其他成分更有利于粘蛋白与老陈醋中物质发生相互作用[31]。GENOVESE A等[31]研究发现,添加人唾液后的葡萄酒中戊醇、异戊醇和其他支链醇比添加人工唾液的浓度低,与本研究结论一致。而添加人唾液的山西老陈醋中苯乙醇含量升高,可能是因为人唾液中含有一系列来自口腔微生物的糖苷酶[32],糖苷酶水解糖苷前体会释放出苯乙醇等挥发性化合物。
与唾液相互作用后,山西老陈醋样品中15种醛类化合物含量均显著降低(P<0.05),这可能是因为醛类化合物与粘蛋白结合形成席夫碱[31];除苯甲醛外的14种醛类化合物在添加人唾液的山西老陈醋中含量更低,可能是因为人唾液中含有醇脱氢酶、醛脱氢酶等多种脱氢酶,醛类物质可以作为这些脱氢酶的底物[32];而添加人工唾液中苯甲醛含量低于添加人唾液的山西老陈醋,可能是因为人唾液中的过氧化物酶将苯甲醇氧化成苯甲醛弥补了一部分粘蛋白造成的苯甲醛损失[31]。
11种酸类化合物中,7种酸类物质(丙酸、丁酸、戊酸、4-甲基戊酸、己酸、庚酸、丙戊酸)在添加唾液的山西老陈醋样品中含量均显著降低(P<0.05),可能是因为唾液的缓冲能力引起食物基质pH值的变化[27],阻碍了酸类香气化合物的释放。经测定,人工唾液的pH为8.3,人唾液的pH为7.5,山西老陈醋样品的pH为3.8,水的加入对山西老陈醋样品pH值的影响可以忽略,唾液的加入增大了样品pH值,而人工唾液比人唾液更能引起样品pH值的变化,这可能是添加人唾液样品中的酸类化合物含量更低的原因。
17种酮类化合物中只有6-甲氧基-2-己酮、二氢-5-甲基-5-戊基呋喃-2(3H)-酮和二氢-3-(3-甲基丁基)呋喃-2(3H)-酮在与2种类型的唾液相互作用后含量显著降低(P<0.05),且二氢-5-甲基-5-戊基呋喃-2(3H)-酮在添加2种唾液的样品中含量一样,可能是这3种酮类化合物和粘蛋白反应导致的。
除碳酸二异丙酯、乙酸异戊酯和2,3-丁二醇双乙酸酯外,其余15种酯类物质在添加唾液的山西老陈醋样品中含量均显著降低(P<0.05),推测是由于粘蛋白与酯类化合物建立疏水相互作用,造成的酯类化合物顶空浓度下降[31];而人唾液中的羧基酯酶能够水解酯类化合物,使得这些酯类化合物的顶空浓度进一步下降[33]。
4种吡嗪类化合物、4种酚类化合物、2种烷烃类化合物和4种其他化合物(二氯甲烷、三氯甲烷、拌种胺、二正丙胺)在添加2种唾液的山西老陈醋样品中顶空浓度均无明显变化。
5种呋喃类化合物、3种吡啶类化合物、2种酰胺类化合物和2种其他化合物(丁酸酐、2-丁基-4-甲基-1,3-二氧戊环)的含量在添加2种类型唾液的山西老陈醋样品中均显著降低(P<0.05)。
2.2.1 挥发性香气化合物的OAV
OAV是香气化合物质量浓度与阈值之比,能准确评价单一香气组分对整体香气的贡献度,一般认为OAV≥1的化合物为样品的关键风味化合物。只有32种相关化合物在水中的阈值可以查阅到,因此,对3种山西老陈醋样品中32种挥发性香气化合物的的OAV进行计算,结果见表2。由表2可知,27种关键挥发性香气化合物的OAV>1,这些化合物对山西老陈醋的香气具有重要贡献,决定了老陈醋的风味和品质。27种关键香气化合物中,3种山西老陈醋在添加人工唾液后OAV减小了10%以上的化合物分别有12种、10种、11种;在添加人唾液后OAV减小了10%以上的化合物分别有14种、12种、16种。
表2 不同山西老陈醋样品中挥发性香气化合物的香气活性值
Table 2 Aroma activity value of volatile aroma components in different Shanxi aged vinegar samples
化合物 阈值[34-37]/(mg·L-1) 气味描述[34-38]乙醇糠醇苯乙醇苯甲醇异戊醇2,3-丁二醇2-乙基己醇戊醛癸醛壬醛糠醛苯甲醛2-甲基丙醛3-甲基丁醛丙酸丁酸戊酸庚酸己酸4-甲基戊酸3-羟基2-丁酮乳酸乙酯乙酸丙酯γ-壬内酯100 1.42 125.00 200.00 0.25 0.10 0.10 0.008 0.000 1 0.007 6.20 0.16 0.011 0.002 0.108 2.73 0.40 3.30 2.60 0.71 8.80 14.00 91.00 0.018酒味、辛辣味焦糖味甜味、红枣味花香,甜味醇香、香蕉香甜味玫瑰味、甜味杏仁味酸味、橙子味玫瑰味、油脂味烧烤味、焦糖味杏仁味烧烤味、焦糖味水果味酸味黄油味、奶酪味奶酪味、酸败味花香味酸味、奶酪味奶酪香奶香味水果味水果味、甜味椰子水0.09c-0.14b 0.04b 2.56c 80.90b 9.60c-3 300.21c 655.72c 5.55c 38.80c 816.07c-72.50b 1.32c 15.8c 0.83c 4.33c 2.10c 1.02a 0.75b 0.02a 128.91c OAV DV人工唾液 水SV人工唾液 水人唾液 人唾液0.08b-0.14b 0.04b 2.08b 86.61c 6.60b-3 000.21b 598.62b 3.65a 26.91a 770.02b-54.12a 0.81a 12.6a 0.62a 3.45a 1.58a 1.02a 0.67a 0.02a 96.72b 0.07a-0.19c 0.03a 1.88a 65.32a 3.50a-2 500.21a 360.02a 4.10b 36.32b 741.03a-54.63a 1.05b 14.4b 0.76b 3.85b 1.78b 1.02a 0.62a 0.01a 76.13a 0.02b-0.16b 0.04b 1.12c 54.52b 8.70c 516.30 9 900.02c-5.67c 55.12c 893.05c-75.72c 1.83c 16.9c 0.52c-3.58c 0.91a 0.74c 0.03b 649.42c-a-0.15a 0.04b 1.00b 65.41c 5.60b 501.32 8 800.05b-4.21a 40.73a 890.08b-55.23a 1.41a 13.7a 0.36a-2.68a 0.91a 0.71b 0.03b 481.72b-a-0.21c 0.03a 0.92a 32.41a 1.50a 491.32 7 800.61a-4.52b 44.42b 809.07a-57.51b 1.51b 15.3b 0.39b-3.34b 0.91a 0.64a 0.02a 323.30a 0.03b 15.50b 0.18a 0.03b 14.60b 37.43b 8.40c 486.31c 9 200.51c 612.92c 5.63c 46.32c 877.06c 2 145.01c 79.82b 1.38c 22.9c 1.15b 3.78c 4.15c 1.15a 0.65c 0.06b 294.42c ZV人工唾液 人唾液0.03b 14.80a 0.18a 0.03b 12.80a 50.50c 6.60b 445.01b 8 800.05b 502.93b 3.48a 36.81a 840.06b 2 005.16b 57.32a 0.81a 19.5a 1.05a 3.23a 3.23a 1.15a 0.57b 0.06b 261.13b 0.02a 14.60a 0.24b 0.02a 12.40a 34.72a 1.20a 427.52a 8 200.03a 280.04a 4.02b 42.83b 819.08a 1 785.16a 57.43a 0.90b 20.1b 1.11b 3.37b 3.76b 1.15a 0.50a 0.05a 111.12a
续表
化合物 阈值[34-37]/(mg·L-1) 气味描述[34-38]乙酸异戊酯乙酸苯乙酯月桂酸乙酯醋酸异戊酯2,3-二甲基吡嗪2,3,5,6-四甲基吡嗪2-乙酰基呋喃苯酚2-甲氧基-4-甲基苯酚0.17 0.25 0.64 0.17 7.70 2.53 0.008 0.43 0.02果香味花香味、甜味花香水果味、甜味烧烤味焦咖啡味坚果香水果、酒香甜味水5.52c--1.07a 18.72a 113.80c 6.63a 483.51a OAV DV人工唾液 水人唾液 人唾液SV人工唾液 水——4.24b ZV人工唾液 人唾液-3.20a——1.06a 18.71a 98.81b 6.63a 482.50a 1.07a 18.71a 81.31a 6.65a 482.52a 15.90a 6.20b 1.84c-1.03a 18.11a 102.52c 6.12a 423.06a 17.91b 6.16b 1.70b-1.02a 17.91a 93.83b 6.09a 422.52a 15.63a 5.64a 1.53a-1.03a 17.93a 88.83a 6.12a 422.53a 9.64c-9.41c 1.03a 21.02a 120.01c 6.00a 123.01a 9.16b-9.24b 1.03a 20.94a 111.32b 5.98a 122.50a 7.56a-5.59a 1.03a 21.03a 93.83a 6.02a 122.02a
2.2.2 香气轮的绘制
为了将挥发性香气化合物的含量数据转化为感官描述信息,将具有同类香气属性的挥发性香气物质分为一组,共分为花香、烘烤味、坚果味、酸味、奶香味和果香6个香气属性[36]。将每个香气属性中的挥发性香气物质的OAV相加,通过雷达图进行表征,即为山西老陈醋的香气轮,结果见图3。由图3可知,DV样品最主要的感官特征是酸味和烘烤香,其次是花香和水果香,最弱的是坚果香和奶香;而在添加唾液后,除水果香外的5种香气感官属性均减弱,其中减弱幅度最大的是坚果香,其次为奶香味、酸味、花香味,烘烤味减弱程度最低。SV样品最主要的感官特征也是酸味和烘烤香,其次是奶香味、坚果味和水果味,最弱的是花香味;而在添加唾液后,除水果香外的5种香气感官属性均减弱,其中减弱幅度最大的是奶香味,其次为花香味、酸味、坚果味,烘烤味减弱程度最低。ZV样品最主要的感官特征是酸味和花香味,其次是烘烤味、坚果味和花香味,最弱的是奶香味;而在添加唾液后,6种香气感官属性均减弱,其中减弱幅度最大的是花香味,其次是坚果味、奶香味、水果味和酸味,最小的是烘烤味。
图3 不同山西老陈醋样品的香气轮
Fig.3 Aroma wheel of different Shanxi aged vinegar samples
本研究采用HS-SPME结合GC×GC-TOF-MS技术从山西老陈醋中鉴定出的105种主要挥发性风味物质,其中65种化合物含量在只含粘蛋白的人工唾液和离体人唾液的影响下均显著降低(P<0.05),特别是酯类和酮类,这证明了粘蛋白会抑制大多数香气化合物的释放。尤其是人唾液,使得大多数被测香气化合物的顶空含量降低幅度更大,这是因为人唾液中含有与粘蛋白不同的其他蛋白质,这些蛋白质也可能会抑制香气化合物的释放。基于OAV>1共筛选出27种关键香气化合物中,在两种类型唾液的影响下,接近一半化合物的OAV减少了10%以上,说明唾液会影响老陈醋的感官特征。通过绘制老陈醋香气轮发现,2种类型的唾液均会减弱老陈醋香气化合物的感官属性,尤其是对坚果味、奶香味和花果香。本研究明确了唾液对山西老陈醋的香气释放有影响,为老陈醋香气成分和感官体验提供了数据支撑。
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Effect of saliva on aroma release of Shanxi aged vinegar